автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Контроль и моделирование дефектности пряжи

£г Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна

о-

На правах рукописи

Шарфи Аднен Бен Ахмед

КОНТРОЛЬ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕФЕКТНОСТИ

ПРЯЖИ

Специальность 05.19.03 - Технология текстильных материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация н$ соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1997

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственном университете технологии и дизайна

Научный руководитель:

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

док тор технических наук, профессор, академик СПИА Ашнин Н.М.

доктор технических наук, профессор Штут И.И.

доктор технических наук, профессор Агапов В.А.

каидитат технических наук, доцент

Пузанова Н.В.

Ведущее предприятие: АО НИИ"Пстронн1ь" ,г.Санкт-Петербург

Защита состой гея 11 «¿/^ 1997 г. вД^ас.

па заседании Диссертационпого Совета К 063.67.03 при Сапк петербургском государственном университете технологии и дизайна аудитории 241.

Адрес: 191186, Санкт-Петербург, ул.Большая Морская, 18. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат р il30CJin.II *

а» ¿рг^/Ш-^Ш! г.

Ученый секретарь специализированного Совета

к.т.н. доцент Л.А.Дергачева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуалы-юсуь темы. В прядильном производстве качество пряжи оценивается целым рядом показателей, определяющих ее потребительские и эксплуатационные характеристики: относительная разрывная нагрузка [сн/текс], разрывное удлиннение (%], коэффициент вариации по разрывной нагрузке и линейной плотности [%], дефектность пряжи (количество толстых, тонких мест и непсов на 1000 м пряжи) и др.

Повышение качества пряжи является весьма дорогостоящим мероприятием, связанным с оптимальным выбором сырья, тщательной проработкой технологии, с состоянием оборудования, хорошо организоранным техническим контролем, квалификацией персонала.

Высокий уровень автоматизации, достигнутый в последний годы в прядильном производстве, позволяет сократить материальные затраты, а следовательно, и себестоимость пряжи на заключительной стадии ее производства.

Речь идет об автоматическом контроле и удалении Пороков пряжи при ее перематывании на современных мотальных автоматах. Поэтому исследование вопросов, связанных с определением и классификацией пороков пряжи, связи между неровнотой пряжи и ее дефектностью. Оптимизация наладки устройств для удаления пороков является актуальной проблемой прядильного производства.

Целыо и задачами данной работы является исследование эффективности повышения качества пряжи на заключительной операции ее изготовления - при перематывании на современных мотальных автоматах, оснащенных устройством для удаления пороков.

При этом решались следующие задачи:

1. Обобщение мирового опыта по идентификации и классификации пороков пряжи.

2.Имитационное моделирование пороков пряжи и установление на этой основе связи между неровнотой Пряжи и ее дефектностью.

3. Оптимизация установочных параметров электронного очистителя "Uster Automatic" на мотальном автомате "Savio-Espero" в условиях прядильно- ниточного комбината "Советская Звезда".

Методы иссслсдованин. В работе сочетаются теоретические эксперимекгалъные исследования. Применяются метод! имитационного моделирования, корреляционного анализа, графике аналитические методы оптимизации. При проведени экспериментальных исследований использовальсь метод] математического планирования и анализа экспериментов. Анали качества пряжи проводился с помощью измерительного комплекс КЛА-2.

Научная новизна работы. Разработаны алгоритм и программ имитационного моделирования дефектов пряжи. Исследован имитационная модель дефектности пряжи, на основе чег установлена регрессионная зависимость неровноты пряжи от числ дефектов пряжи и от устанавливаемых пределов контроле Предложен интегральный показатель дефектности аряжр учитывающий не только число толстых и тонких мест но и и совместную протяженность.

Практическая ценность. Разработанная модель дефектност пряжи позволяет прогнозировать ее технологические потребительские свойства. Полученные регрессионные модел* связывающие установочные параметры очистительного устройств "Uster Automatic" с дефектностью и неровнотей производимо: пряжи и КВП мотального автомата позволяют оптимизироват работу дорогостоящего оборудования. Имитационная модел дефектов пряжи внедрена в учебный процесс при прсподавани дисциплин " Основы моделирования технологических чроцессов' "САПР текстильных материалов" для студентов специальности 280 "Технология прядения".

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационно] работы, сформулированы цели и задачи исследования, показан научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе приведены сведения, касающиеся пороко пряжи и их влияния на технологический процесс и потребительски свойства изделий. Рассматриваются пороки, возникающие н различных стадиях получения и переработки текстильных волокон ; принципы их классификации по целому ряду признаков.

Проведен анализ существующих епосоиии оценки полуфабрикатов и пряжи в связи с повышением требований к качеству готовой продукции.

Показано, что получение чистой пряжи обусловлено в первую очередь, правильным подбором сырья и соответствующим технологическим режимом прядильного производства.

Во второй главе анализируется современный уровень технологии прядильного производства и делаются выводы о том, что одной из основных задач оптимизации процесса производства является получение продукции высокого качества, отвечающей требованиям потребителей.

Даны методы оценки и приборы автоматического подсчета пороков пряжи и классификации дефектности пряжи с помощью индикатора пороков фирмы Uster и системы "Uster Automatic", приведен сравнительный анализ систем классификации редких пороков (толстых и тонких мест различной протяженности), предложенных фирмами Uster (Швейцария) и Keissokkí (Япония), т.е. Classimat и Classifault. Анализ неровноты и дефектности полуфабрикатов и пряжи на приборах Classifault фирмы Keissokki (Япония) позволяет получить дополнительно интегральный показатель дефектности пряжи DR [%]. Сущность данного показателя заключается в том, что фиксируется не только число дефектов -тонких и толстых мест при определенных уровнях контроля, но и их протяженность Li рис.1.

Рис.1

£ Li.

При этом DR=-- 100%

L

где L - длина измеренного образца.

Расчитаны коэффициенты корреляции между интегральным показателями DR и параметрами, характеризующими качеств "пряжи (коэффициагг вариации, количество дефектов на 1 км пряжи).

Установлено, что наиболее тесная корреляционная связь существуе между DR и коэффициентом вариации по отрезкам 1,3м.

Третья глава. посвящена анализу эффективности очистк пряжи на современных мотальных автоматах. Уровень контрол влияет как на производительность мотальных автоматов, так и н эффективность процессов лтсачества и вязания. Замена дефектны мест узлами может в значительной мере снизить производителъност ткацкох станков и трикотажных машин.

Применение устройств для безузлового срашивания ните (сплейсеров) кардинально решает данную проблему, так ка прочность такого соединения не падает ниже 80% от средне прочности пряжи и не вызывает дополнительной обрывности при « последующей обработке.

При выборе параметров наладки нитеочистительны устройств основной задачей является достижение максимальн возможного коэффициента полезного времени (КПВ) мотальны автоматов при требуемом качестве пряжи.

В четвертой главе проводится полный факторны эксперимент с целью оптимизации установочных Параметре электронного очистителя Uster Automatic на мотальм автомате Savi Espero при перемотке армированной пряжи ниточного назначена 11,8 текс (№85) в условиях прядильно-ниточиого комбинат "Советская звезда".

Факторы и уровни варьирования выбраны следующие:

Xi -уровни контроля толстых коротких мест пряжи

Xi= - 1 соответствует (+80%) Х|=+1 (+140%)

Хг -уровни контроля толстых длинных мест пряжи

Хг=- 1 Х2 =+1

(+40%) (+80%)

Хз- уровни контроля тонких мссг пряжи

Xj= - 1 Хз—+1

(- 30%) (-70°/о)

X-t -длина отрезков для пороков пряжи

Х4=- 1 Х4 = +1

(8 мм) (20 мм)

В качестве параметров оптимизации выбраны:

Yi - КПВ мотальной машины (%)

Уг - коэффициент вариации по прибору КЛА-2

Уз - количество толстых мест на 1000 м.

Yi - количество тонких мест на 1000 м.

Ys - количество нспсов.

Ye - число срабатываний автоматического узловязателя (сплайссра).

В качестве контрольного варианта приняты параметры фабричной регулировки электронного очистителя Uster Automatic, то-есть

Xi=+110%, Х2=+60%, Хз= - 50% и Х4=12 мм. Матрица эксперимента приведена в таблице 1.

Таблица I.

№ XI X: Хз Х1Х2Х3 Х4 У1 У 2 Уз У4 у5 Уб

1 - - - - 62 17,2 225 113 425 32

2 + - - + 77,2 19,2 303 203 447 11

3 - + - + 68,5 18,9 393 223 688 25

4 + - - - 79,3 19,5 351 162 432 12

5 - - + + 67,2 18,4 223 122 481 27

6 + - + - 66,2 19,8 239 131 447 76

7 - + + - 66,3 18 270 146 502 25

8 + + + + 83,0 20,2 376 193 398 11,3

т V 82,2 19,8 370 183 422 10

81,3 20,1 391 201 372 12

85,6 20,9 368 196 40! 12

контрольный вариант 70,8 19,3 312 158 501 22

В результате обработки экспериментальных да( ных получены следующие адекватные регрессионные уравнения:

-КПВ:

У|=71,21+5,21-Х|+3,06Х2+2,76X4+1,66 X1X2 - 1,29 Х1 Хз+0,91 X. Хд (2) -коэффициет вариации пряжи:

У2=18,9+0,77Х|+0,25Х2+0,2Хз+0,27Х4 (3)

- количество толстых мест на 1 ООО м:

Уз=297,5+19,7 X1+50 X2 - 20,5 X4+26,5X4+10,75 Х1Х3 (4)

-количество тонких мест на 1000 м:

У4=161,6+10,6X1 + 19,3X2- 13,6Хз+23,6Х4- 14,1X1X2 (5)

-количество непсов на 1000 м:

Y5=477,5+46,5-XI+27,5-X3+20,5-XJ+26-X4- 43,SXIXJ - 34„vr X: i'fi) -число срабатываний сплайсера:

Y«=2l,l - 6,l-Xi+2,8X2+1,1Хз- 2,6'Хд + 2,ЗХгХз - ¡,37- ; , \ .7)

В дальнейшем обработка статистических, данных пепла, с помощью пакета прикладных программ "Statgraf" и электронных таблиц "Microsoft Exsel". Были получены экспериментальные семейства кривых равного уровня при следующих условиях:

Хз=0

(фабричный контрольный вариант)

Х*=0

Целью оптимизации явшштось ровышение производительности машины (КПВ) при ограничениях на неровноту пряжи и дефектность по толстым местам

Уравнения целевой функции и ограничений имеют следующий вид:

Yt шах (8)

Yi ^ 19,2 (9)

Y3 _ 312 (10)

В результате оптимизации, проведенной графико-аналитическим методом, получены следующие значения факторЬв:

Xi= 0,3 (+120%)

Хг= 0,5 (+70 %)

Хз= 0 ( - 50 %)

Х4= 0 (8 мм)

Гфи этом

КПВ мотального автомата будет равен: Y1 =74,55 коэффициент вариации: - Y2=19,2

количество толстых мест:

- Y3=327

количество тонких мест:

- У4= 172

количество непсов: - У5=470

число срабатываний: - У6='7

Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что при сохранении качества пряжи КПВ мотального ^"Томата повысилось на 5,20 о.

Пятая глава посвящена имитационному моделированию по методу Монте-Карло дефектов пряжи.

Исходными данными для моделирования пряжи приняты следующие параметры: линейная плотность пряжи 'Г Стеке), длина отрезка I, вариации по массе отрезков СУ(%), граница контроле толстых gt(%) и тонких мест (%). Принято, что масса отрезков распределена по нормальному закону распределения, а их последовательные значения представляют собой однородную случайную функцию, характеризуемую определенной автокоррляционной функцией - г.

Блок схема алгоритма моделирования представлена на рис. 2.

В соответствии с данным алгоритмом была составлена программа имитационного моделирования, реализованная на ПК 1ВМ-486. В качестве входных параметров были приняты:

XI - коэффинисг вариации (%)

Хг - уровни контроля (%)

-1 0 + 1

Х( 13 16 19

X» 12,5 25 50

Параметры - число тонких (УО и толстых (У0 мест на I км пряжи.Был проведен машинный эксперимент по матрице планирования Коно.

Блок схема алгоритма моделирования

Рис.2.

Piic.3

} результате обработки полученных данных были расчитаны [декратные уравнения регрессии:

У1= 2893+ЮОО Х, - 3983 Х2- 633 Х1Х2 + 1231 Х22 (II)

Уг= 2747 + 899. Х1 - 4041 Хг- 596 .Х1Х2 + 1492 Х22 (12)

Графило- аналитическая интерпритация полученных юдолей позволяет сделать вывод о том, что число дефектов величивается с увеличением неровноты пряжи и уменьшением [редслов ко!проля (рис.3), что соответствует мировому опыту онгроля дефектности пряжи.

ВЫВОДЫ

1.В условиях рыночной экономики для потребителя пряжи а первое место выходит такая се качественная характеристика как сфсктность - число пороков (толстых, тонких мест, непсов), так ак она непосредственным образом влияет на стабшллгость ехнологических процессов ткачества, трикотажного и швейного роизводств, на внешний вид изделий , а следовательно, на онкурентность предприятия.

2.Пороки пряжи делятся на частовстречаюпшсся и

сдковстречающиеся.

'асто встречающиеся пороки имеют малую про1яжепность и ыявляются на специальных приборах в процессе измерения еровноты. Для редковстречающихся пороков применяются "гениальные системы приборов, способные классифицировать ороки не только по отклонению их размеров от номинальной гличины, но и по протяженности.

3.Доказана возможность использования интегральных оказателей для оценки качества пряжи. Интегральный показатель гфектности ЭЯ имеет тесную корреляционную связь с еровнотой пряжи по отрезкам средней длины. Коэффициент эрреляции между БИ. и Су (1,3) равен 0,73.

4.Замена дефектных мест узлами может в значительной ере снизить производительность ткацких станков и трикотажных

машин. Применение устройств для безузлового сращивания ните? Кардинально решает данную проблему, так как прочность тако^с соединения не падает ниже 80% от средней прочности пряжи и не вызывает дополнительной обрывности при ее последующе? переработке. Следовательно, при выборе наладка нИтеочистительных устройств основной задачей являете* достижение максимального КПВ мотальных автоматов пр^ требуемом качестве пряжи.

5.В результате проведения эксперимента на мотальнор.-автомате Савио Эсперо (Италия) в условиях прядильно-ниточногс комбината "Советская Звезда" получены адекватньк регрессионные уравнения, показывающие зависимость параметра наладки электронного нитеочистителя "Устер Автоматик" на КПЕ мотального автомата, неровноту и дефектность пряжи.

6. Проведенная оптимизация параметров электронного нитеочистителя позволяет повысить КПВ мотального автомата не 5,2% без ухудшения качества выпускаемой пряжи.

7. Разработан алгоритм и программа имитационного моделирования пряжи с целью установления зависимости дефектности пряжи от ее неровноты и установленных пределоЕ контроля. В результате машинного эксперимента по матрице планирования Коно получены соответствующие адекватные уравнения регрессии. Графико-аналитическая их интерпритацш свидетельствует о соответствии имитационной модели мировом) опыту контроля дефектности пряжи.

Модель и программа имитационного моделирования дефектности пряжи внедрены в учебный процесс на кафедре пряденш натуральных и химических волокон СПГУТД.